Принцип работы генератора постоянного тока кратко: Устройство и принцип работы автомобильного генератора

Содержание

Электродвигатели и генераторы

Категория:

Строительная техника и оборудование 4

Публикация:

Электродвигатели и генераторы

Читать далее:

Электродвигатели и генераторы

Принцип работы электрических машин основан на использовании закона электромагнитной индукции и закона взаимодействия проводника с током и магнитного поля.

Согласно закону электромагнитной индукции при перемещении проводника между полюсами магнита в нем возникает электродвижущая сила (эдс) (рис. 10.1). Если проводник замкнуть, то под действием эдс в нем появится ток. На этом законе основана работа генератора, осуществляющего преобразование механической энергии в электрическую.

Рекламные предложения на основе ваших интересов:

Рис. 10.1. Принципиальная схема генератора

Рис. 10.2. Принципиальная схема электродвигателя.

Если в магнитное поле поместить проводник с током в виде замкнутой рамки (рис.

10.2), то под действием сил, приложенных к сторонам рамки, она придет во вращение. Таким образом, проводник с током в магнитном поле можно рассматривать как элементарный электрический двигатель.

У большинства электрических машин магнитное поле создается не постоянным .магнитом, а электрическим током, протекающим по специальным катушкам машины. Эти катушки называют обмотками возбуждения.

Электрическая схема электрических машин состоит из неподвижных и подвижных обмоток.

Электрические машины являются машинами вращательного действия. Основными частями их являются: неподвижный статор и вращающийся ротор, разделенные зазором (рис. 10.3).

Статор и ротор имеют стальные сердечники. Сердечник набран из изолированных друг от друга листов электротехнической стали. На внутренней стороне сердечника статора и на наружной стороне сердечника ротора имеются параллельные продольные пазы, в которые укладываются обмотки. Ротор закрепляется на валу, который вращается в подшипниках.

Подшипники встроены в торцовые крышки, которые болтами крепятся к станине. На валу ротора устанавливается также вентилятор, служащий для охлаждения обмоток и сердечников.

Станина имеет лапы для крепления машины к фундаменту или специальный фланец с отверстиями под крепления.

Рис. 10.3. Конструктивная схема электрических машин.

Асинхронные двигатели. Асинхронные двигатели состоят из двух основных частей: статора и ротора. На статоре располагается трехфазная обмотка (у трехфазных двигателей). Концы обмоток присоединяют к питающей сети. Обмотка имеет шесть выводных концов с металлическими бирками, расположенных в коробке и имеющих обозначение начал трехфазной обмотки С1, С2, СЗ и концов С4, С5, Сб. Ротор также имеет обмотку. В зависимости от типа обмотки асинхронные электродвигатели бывают с короткозамкнутым и с фазным ротором.

В короткозамкнутом роторе обмотка представляет собой цилиндрическую клетку, образованную отдельными стержнями, уложенными в пазы ротора и соединенными с торцовых сторон кольцами («беличье колесо»).

Обмотка фазного ротора выполнена изолированным проводом и уложена в пазы ротора. Как и обмотка статора, она состоит из трех (или группы) катушек. Начала катушек соединены в звезду, а концы подведены к контактным кольцам на валу ротора. По кольцам скользят щетки, закрепленные в неподвижных щеткодержателях. Щетки соединяют обмотку ротора с реостатом, находящимся вне двигателя и служащим для уменьшения пусковых токов или регулирования скорости вращения.

Электродвигатели с короткозамкнутым ротором применяют в электроприводе, не требующем регулирования скорости. Основным недостатком их является большая сила тока в момент пуска двигателя, превышающая в 5…7 раз ток при установившихся оборотах.

Двигатели с фазным ротором позволяют регулировать скорость вращения. Кроме того, включение в цепь ротора пускорегулирующе- го реостата позволяет уменьшить силу пускового тока и увеличить пусковой момент.

Каждый двигатель снабжается паспортом — металлической табличкой, закрепляемой на корпусе двигателя, на которой указывается завод-изготовитель, марка двигателя и основная характера стика двигателя.

Если в паспорте указано напряжение 220/380 В, то электродвигатель можно включать в сеть напряжением 220 и 380 В.

При напряжении 220 В обмотки статора соединяют треугольником (рис. 10.4, а) —начало первой обмотки С1 соединяют с концом третьей С6, начало второй С2 с концом первой С4, а конец второй С5 с началом третьей СЗ. Соединенные концы подводят к трем фазам сети.

Рис. 10.4. Схемы соединения обмоток статора трехфазного двигателя.

При напряжении 380 В обмотки соединяют звездой (рис. 10.4, б, в) — все начала или все концы обмоток соединяют вместе, а свободные концы включают в трехфазную сеть.

Двигатели постоянного тока применяют в тех случаях, когда требуется плавное и глубокое регулирование скорости вращения.

Двигатель постоянного тока (рис. 10.5) состоит из неподвижной станины, вращающегося якоря с коллектором и щеток со щеткодержателями. Внутри станины укрепляют главные полюсы с обмотками возбуждения, которые создают магнитный поток. Стержни обмотки якоря соединены по определенной схеме с пластинами коллектора. Щетки, скользящие по пластинам коллектора, соединяют обмотку якоря с внешней сетью. С внешней сетью соединяется также обмотка возбуждения;

Для уменьшения искрения на коллекторе на станине установлены дополнительные полюса.

Регулирование частоты вращения ротора достигается изменением силы тока обмотки возбуждения. Обмотки возбуждения двигателей постоянного тока питаются постоянным током. Различают двигатели с независимым возбуждением и с самовозбуждением. В двигателях с независимым возбуждением обмотка возбуждения питается от постороннего источника. В машинах же с самовозбуждением она питается от якорной обмотки этого же двигателя. Возбуждение при этом может осуществляться при параллельном, последовательном или смешанном соединениях, когда одна обмотка возбуждения соединена с якорной параллельно, а другая — последовательно. Соответственно этому электродвигатели называются шунтовые, сериесные и ком- паундные.

Все электрические машины характеризуются обратимостью, т. е. возможностью работать как в качестве электродвигателя, так и в качестве генератора.

Рис. 10.5. Электродвигатель постоянного тока:
1 — коллектор; 2 — щеткодержатель; 3 — якорь; 4 — главный полюс; 5 — обмотка возбуждения; 6 — станина; 7 — подшипниковый щит; 8 — вентилятор; 9 — обмотка якоря.

Генератор устроен принципиально так же, как и электродвигатель. В отличие от него в генераторе принудительно вращается ротор (якорь). С помощью генератора механическая энергия вращающегося якоря превращается в электрическую. Подобно электродвигателям, генераторы бывают переменного и постоянного тока. Генераторы постоянного тока бывают шунтовые, сериесные и компаундные.

Рекламные предложения:

Читать далее: Трансформаторы. Выпрямители. Преобразователи

Категория: — Строительная техника и оборудование 4

Главная → Справочник → Статьи → Форум

Двигатель постоянного тока с параллельным возбуждением (независимым): принцип работы

Содержание

Характеристики двигателя постоянного тока с параллельным возбуждением
Сферы применения двигателя
Регулирование частоты вращения
Двигатель с независимым возбуждением

Двигатель постоянного тока с параллельным возбуждением – это электродвигатель, у которого обмотки якоря и возбуждения подключаются друг к другу параллельно. Часто по своей функциональности он превосходит агрегаты смешанного и последовательного типов в случаях, если необходимо задать постоянную скорость работы.

Характеристики двигателя постоянного тока с параллельным возбуждением

Формула общего тока, идущего от источника, выводится согласно первому закону Кирхгофа и имеет вид: I = I_я+ I_в, где I_я — ток якоря, I_в – ток возбуждения, а I – ток, который двигатель потребляет от сети. Следует отметить, что при этом I_в не зависит от I_я, т.е. ток возбуждения не зависит от нагрузки. Величина тока в обмотке возбуждения меньше тока якоря и составляет примерно 2-5% от сетевого тока.

В целом, данные электродвигатели отличаются следующими весьма полезными тяговыми параметрами:

Высокая экономичность (поскольку ток якоря не проходит через обмотку возбуждения).
Устойчивость и непрерывность рабочего цикла при колебаниях нагрузки в широких пределах (т. к. величина момента сохраняется даже в случае изменения числа оборотов вала).

При недостаточном моменте пуск осуществляется посредством перехода на смешанный тип возбуждения.

Сферы применения двигателя

Поскольку частота вращения подобных двигателей остается почти постоянной даже при изменении нагрузки, а также может изменяться при помощи регулировочного реостата, они широко применяются в работе с:

вентиляторами;
насосами;
шахтными подъемниками;
подвесными электрическими дорогами;
станками (токарными, металлорежущими, ткацкими, печатными, листоправильными и пр.).

Таким образом, этот вид двигателей в основном используется с механизмами, требующими постоянства скорости вращения или ее широкой регулировки.

Регулирование частоты вращения

Регулирование скорости – это целенаправленное изменение скорости электродвигателя в принудительном порядке при помощи специальных устройств или приспособлений. Оно позволяет обеспечить оптимальный режим работы механизма, его рациональное использование, а также уменьшить расход энергии.

Существует три основных способа регулирования скорости двигателя:

Изменение магнитного потока главных полюсов. Осуществляется при помощи регулировочного реостата: при увеличении его сопротивления магнитный поток главных полюсов и ток возбуждения I_в уменьшаются. При этом увеличивается число оборотов якоря на холостом ходу, а также угол наклона механической характеристики. Жесткость механических характеристик сохраняется. Однако увеличение скорости может привести к механическим повреждениям агрегата и к ухудшению коммутации, поэтому не рекомендуется увеличивать частоту вращения этим методом более чем в два раза.

Изменение сопротивления цепи якоря. К якорю последовательно подключается регулировочный реостат. Скорость вращения якоря уменьшается при увеличении сопротивления реостата, а наклон механических характеристик увеличивается. Регулировка скорости вышеуказанным способом:

способствует уменьшению частоты вращения относительно естественной характеристики;
связана с большой величиной потерь в регулировочном реостате, следовательно, неэкономична.

Безреостатное изменение подаваемого на якорь напряжения. В этом случае необходимо наличие отдельного источника питания с регулируемым напряжением, например, генератора или управляемого вентиля.

Двигатель с независимым возбуждением

Двигатель постоянного тока независимого возбуждения как раз и реализует третий принцип регулирования скорости. Его отличие в том, что обмотка возбуждения и магнитное поле главных полюсов подключаются к разным источникам. Ток возбуждения является неизменной характеристикой, а магнитное поле меняется. При этом изменяется число оборотов вала на холостом ходу, жесткость характеристики остается прежней.

Таким образом, принцип работы дпт с независимым возбуждением является достаточно сложным вследствие независимой работы двух источников, тем не менее, его главное преимущество – большая экономичность.

Трёхфазный ток, преимущества трёхфазного тока при использовании

Преимущества трёхфазного тока очевидны только специалистам электрикам. Что такое трехфазный ток для обывателя представляется весьма смутно. Давайте развеем неопределенность.

Трехфазный переменный ток

Большинство людей, за исключением специалистов — электриков, имеют весьма смутное представление, что такое так называемый «трёхфазный» переменный ток, да и в понятиях, что такое сила тока, напряжение и электрический потенциал, а также мощность, — часто путаются.

Попытаемся простым языком дать начальные понятия об этом. Для этого обратимся к аналогиям. Начнём с простейшей – протекания постоянного тока в проводниках. Его можно сравнить с водным потоком в природе. Вода, как известно, всегда течёт от более высокой точки поверхности к более низкой. Всегда выбирает самый экономичный (наикратчайший) путь. Аналогия с протеканием тока – полнейшая. Причём количество воды протекающей в единицу времени через какое-то сечение потока будет аналогично силе тока в электрической цепи. Высота любой точки русла реки относительно нулевой точки – уровня моря – будет соответствовать электрическому потенциалу любой точки цепи. А разница в высоте любых двух точек реки будет соответствовать напряжению между двумя точками цепи.

Используя эту аналогию можно легко представить в уме законы протекания постоянного электрического тока в цепи. Чем выше напряжение – перепад высот, тем больше скорость потока, и, следовательно, количество воды протекающей по реке в единицу времени.

Водный поток, точно так же как электрический ток при своём движении испытывает сопротивление русла – по каменистому руслу вода будет протекать бурно, меняя направление, немного нагреваясь от этого (бурные потоки даже в сильные морозы не замерзают вследствие нагрева от сопротивления русла). В гладком канале или трубе вода потечёт быстро и в итоге в единицу времени канал пропустит гораздо больше воды, чем извилистое и каменистое русло. Сопротивление потоку воды полностью аналогично электрическому сопротивлению в цепи.

Теперь представим закрытую бутылку, в которой налито немного воды. Если мы начнём эту бутылку вращать вокруг поперечной оси, то вода в ней будет перетекать попеременно от горлышка к донышку и наоборот. Это представление – аналогия переменному току. Казалось бы, одна и та же вода перетекает туда-сюда и что? Тем не менее, этот переменный поток воды способен совершать работу.

Откуда вообще появилось понятие переменный ток? к содержанию

Да с тех самых пор, когда человечество, узнав, что перемещение магнита вблизи проводника вызывает электрический ток в проводнике. Именно движение магнита вызывает ток, если магнит положить рядом с проводом и не двигать – никакого тока в проводнике это не вызовет. Далее, мы хотим получить (генерировать) в проводнике ток, чтобы использовать его в дальнейшем для каких-либо целей. Для этого изготовим катушку из медного провода и начнём возле неё двигать магнит. Магнит можно передвигать возле катушки как угодно – двигать по прямой туда-сюда, но, чтобы не двигать магнит руками, создать такой механизм технически сложнее, чем просто начать его вращать около катушки, аналогично вращению бутылки с водой из предыдущего примера. Вот именно таким образом — по техническим причинам — мы и получили синусоидальный переменный ток, используемый ныне повсеместно. Синусоида – это развёрнутое во времени описание вращения.

В дальнейшем оказалось, что законы протекания переменного тока в цепи отличаются от протекания постоянного тока. Например, для протекания постоянного тока сопротивление катушки равно просто омическому сопротивлению проводов. А для переменного тока – сопротивление катушки из проводов значительно увеличивается из-за появления, так называемого индуктивного сопротивления. Постоянный ток через заряженный конденсатор не проходит, для него конденсатор – разрыв цепи. А переменный ток способен свободно протекать через конденсатор с некоторым сопротивлением. Далее выяснилось, что переменный ток может быть преобразован с помощью трансформаторов в переменный ток с другими напряжением или силой тока. Постоянный ток такой трансформации не поддаётся и, если мы включим любой трансформатор в сеть постоянного тока (что делать категорически нельзя), то он неизбежно сгорит, так как постоянному току будет сопротивляться только омическое сопротивление провода, которое делается как можно меньше, и через первичную обмотку потечёт большой ток в режиме короткого замыкания.

Заметим также, что электродвигатели могут быть созданы для работы и от постоянного тока, и от переменного тока. Но разница между ними такая – электродвигатели постоянного тока сложнее в изготовлении, но зато позволяют плавно изменять скорость вращения обычным регулирующим силу тока реостатом. А электродвигатели переменного тока гораздо проще и дешевле в изготовлении, но вращаются только с одной, обусловленной конструкцией скоростью. Поэтому в практике широко применяются и те, и другие. В зависимости от назначения. Для целей управления и регулирования применяются двигатели постоянного тока, а в качестве силовых установок – двигатели переменного тока.

Далее конструкторская мысль изобретателя генератора двигалась примерно в таком направлении – если удобнее всего для генерации тока использовать вращение магнита рядом с катушкой, то почему бы вместо одной катушки генератора не расположить вокруг вращающегося магнита несколько катушек (места-то вокруг вон сколько)?

Получится сразу же, как бы несколько генераторов, работающих от одного вращающегося магнита. Причём переменный ток в катушках будет отличаться по фазе – максимум тока в последующих катушках будет несколько запаздывать относительно предыдущих. То есть синусоиды тока, если их графически изобразить, будут, как бы между собой, сдвинуты. Это важное свойство – сдвиг фаз, о котором мы расскажем ниже.

Примерно так рассуждая, американский изобретатель Никола Тесла и изобрёл сначала переменный ток, а затем и трёхфазную систему генерации тока с шестью проводами. Он расположил три катушки вокруг магнита на равном расстоянии под углами 120 градусов, если за центр углов принять ось вращения магнита.

(Число катушек (фаз) вообще-то может быть любым, но для получения всех тех преимуществ, что даёт многофазная система генерации тока, минимально достаточно трёх).

Далее русский учёный электротехник Михаил Осипович Доливо-Добровольский развил изобретение Н. Тесла, впервые предложив трёх — и четырёхпроводную систему передачи трёхфазного переменного тока. Он предложил соединить один конец всех трёх обмоток генератора в одну точку и передавать электроэнергию всего по четырём проводам. (Экономия на дорогих цветных металлах существенная). Оказалось, что при симметричной нагрузке каждой фазы (равным сопротивлением) ток в этом общем проводе равняется нулю. Потому что при суммировании (алгебраическом, с учётом знаков) сдвинутых по фазе на 120 градусов токов они взаимно уничтожаются. Этот общий провод так и назвали – нулевой. Поскольку ток в нём возникает только при неравномерности нагрузок фаз и численно он небольшой, гораздо меньше фазных токов, то представилась возможность использовать в качестве «нулевого» провод меньшего сечения, чем для фазных проводов.

По этой же самой причине (сдвиг фаз на 120 градусов) трехфазные трансформаторы получились значительно менее материалоёмкими, так как в магнитопроводе трансформатора происходит взаимопоглощение магнитных потоков и его можно делать с меньшим сечением.

Сегодня трёхфазная система электроснабжения осуществляется четырьмя проводами, три из них называются фазными и обозначаются латинскими буквами: на генераторе — А, В и С, у потребителя — L1, L2 и L3. Нулевой провод так и обозначается – 0.

Напряжение между нулевым проводом и любым из фазных проводов называется – фазным и составляет в сетях потребителей – 220 вольт.

Между фазными проводами тоже существует напряжение, причём значительно выше, чем фазное напряжение. Это напряжение называется линейным и составляет в цепях потребителей 380 вольт. Почему же оно больше фазного? Да всё это из-за сдвига фаз на 120 градусов. Поэтому, если на одном проводе, к примеру, в данный момент времени потенциал равен плюс 200 вольт, то на другом фазном проводе в этот же момент времени потенциал будет минус 180 вольт. Напряжение – это разность потенциалов, то есть оно будет + 200 – (-180)=+380 В.

Возникает вопрос, если по нулевому проводу ток не протекает, то нельзя ли его вообще убрать. Можно. И мы получим трёхпроводную систему электроснабжения. С соединением потребителей так называемым «треугольником» — между фазными проводами. Однако нужно заметить, что при неравномерной нагрузке в сторонах «треугольника» на генератор будут действовать разрушающие его нагрузки, поэтому данную систему можно применять при огромном количестве потребителей, когда неравномерности нагрузок нивелируются. Передача электроэнергии от больших электростанций при высоких фазных и линейных напряжениях (сотни тысяч вольт) так и осуществляются. Почему же применяется такое высокое напряжение. Ответ простой – чтобы уменьшить потери в проводах на нагрев. Так как нагрев проводов (потери энергии) пропорционален квадрату протекающего тока, то желательно чтобы протекающий ток был минимален. Ну а для передачи необходимой мощности при минимальном токе нужно повышать напряжение. Линии электропередач (ЛЭП) так и обозначаются, к примеру, ЛЭП – 500 – это линия электропередачи под напряжением 500 киловольт.

Кстати потери в проводах ЛЭП можно ещё более снизить, применяя передачу постоянного тока высокого напряжения (перестаёт действовать емкостная составляющая потерь, действующая между проводами), проводились даже такие эксперименты, но широкого распространения пока такая система не получила, видимо вследствие большей экономии в проводах при трёхфазной системе генерации.

Выводы: преимущества трёхфазной системы к содержанию

В заключение статьи подведём итоги, – какие же преимущества даёт трёхфазная система генерации и электроснабжения?

Экономия на количестве проводов, необходимых для передачи электроэнергии. Учитывая немалые расстояния (сотни и тысячи километров) и то, что для проводов используют цветные металлы с малым удельным электрическим сопротивлением, экономия получается весьма существенной.
Трёхфазные трансформаторы, при равной мощности с однофазными, имеют значительно меньшие размеры магнитопровода. Что позволяет получить существенную экономию.
Очень важно, что трёхфазная система передачи электроэнергии создаёт при подключении потребителя к трём фазам как бы вращающееся электромагнитное поле. Опять-таки, вследствие сдвига фаз. Это свойство позволило создать чрезвычайно простые и надёжные трёхфазные электродвигатели, у которых нет коллектора, а ротор, по сути, представляет собой простую «болванку» в подшипниках, к которой не нужно подсоединять никакие провода. (На самом деле конструкция короткозамкнутого ротора имеет свои особенности и вовсе не болванка) Это так называемые трёхфазные асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором. Очень широко распространённые сегодня в качестве силовых установок. Замечательное свойство таких двигателей – это возможность менять направление вращения ротора на обратное простым переключением двух любых фазных проводов.
Возможность получения в трёхфазных сетях двух рабочих напряжений. Другими словами менять мощность электродвигателя или нагревательной установки путём простого переключения питающих проводов.
Возможность значительного уменьшения мерцаний и стробоскопического эффекта светильников на люминисцентных лампах путём размещения в светильнике трёх ламп, питающихся от разных фаз.

Благодаря этим преимуществам трёхфазные системы электроснабжения получили широчайшее распространение в мире.

Каков принцип работы генератора постоянного тока?

Генераторы — это электрические машины, работа которых начинается при отключении электроэнергии из местной сети. Здесь начинают работать генераторы, вырабатывая электричество. Эти электрические машины служат источником электроэнергии для многих бизнес-объектов, промышленных зданий и даже домов, когда электричество отключено. Генераторы делятся на два типа генераторов переменного и постоянного тока. Мы здесь, чтобы объяснить вопрос «каков принцип работы генератора постоянного тока?» и подробно обсудите DC.Linquip собрал самую актуальную и точную информацию по этой теме, которую вы можете прочесть.

Прежде чем мы обсудим основную тему этой статьи, мы должны узнать о структуре и основных функциях контроллеров домена. Давайте кратко рассмотрим конструкцию, функции, детали и компоненты генераторов постоянного тока.

Что такое генератор постоянного тока?

Как упоминалось ранее, существует два типа генераторов в зависимости от выходной мощности: генераторы переменного и постоянного тока. Основная функция генераторов постоянного тока — преобразовывать механическую энергию в электрическую.Существует множество источников, которые обеспечивают механическую энергию для генераторов постоянного тока, таких как двигатели внутреннего сгорания, водяные, газовые и паровые турбины и даже ручные кривошипы. Для генераторов постоянного тока определена обратная функция: эту обратную работу можно выполнить с помощью электродвигателя.

Двигатель постоянного тока преобразует электрическую мощность в механическую. Генераторы постоянного тока вырабатывают электроэнергию на основе закона электромагнитной индукции Фарадея. Согласно этому закону, когда проводник движется в магнитном поле, магнитные силовые линии перерезаются.Это приводит к индукции электромагнитной силы в проводнике.

Чтобы получить более четкий ответ на вопрос «каков принцип работы генератора постоянного тока?», Давайте также кратко остановимся на его частях и компонентах. В следующем разделе мы очень кратко расскажем вам об основных частях генератора постоянного тока и о том, как они работают. Продолжай читать.

Конструкция генератора постоянного тока

В предыдущем разделе мы очень кратко объяснили, что такое генератор постоянного тока.Теперь мы хотим, чтобы вы поближе познакомились с его конструкцией. В одном генераторе постоянного тока есть много компонентов, которые помогают всей машине функционировать должным образом. В различных статьях упоминается более десяти частей для генераторов постоянного тока.

Мы не будем подробно останавливаться на всех этих компонентах, потому что объяснение функций этих частей выходит за рамки данной статьи и уводит нас от основной темы нашего обсуждения. В следующих разделах вы прочитаете о четырех наиболее важных компонентах генератора постоянного тока, которые помогут вам найти ответ на вопрос «каков принцип работы генератора постоянного тока?»

Статор

Одной из наиболее важных частей генератора постоянного тока является статор, работа которого заключается в создании магнитных полей, вокруг которых вращаются катушки.Статор состоит из двух устойчивых магнитов с противоположными полюсами, обращенными друг к другу. Эти магниты помещаются в область ротора.

Ротор

Ротор или сердечник якоря — еще одна важная часть генератора постоянного тока. В роторе есть железные пластинки с прорезями, которые уложены друг на друга, образуя цилиндрический сердечник якоря. Обычно потери снижаются из-за вихревых токов в этих слоях.

Коммутатор

Коммутатор работает как выпрямитель для преобразования переменного напряжения в постоянное в усилении обмотки якоря.Он имеет медный сегмент, и каждый медный сегмент с помощью листов слюды экранирован друг от друга. Он находится на валу машины.

Щетки

С помощью щеток можно обеспечить электрическое соединение между коммутатором и внешней цепью нагрузки.

Теперь, когда вы знакомы с сущностью и основными компонентами генератора постоянного тока, понять, как работает генератор постоянного тока, похоже на кусок пирога. В следующем разделе мы собираемся обсудить, как работает генератор постоянного тока, на понятном языке.Оставайтесь с нами.

Подробнее о Linquip

Каков принцип работы генератора постоянного тока?

В предыдущих разделах мы обсуждали, что определяет генератор постоянного тока и как он работает. В этом разделе мы собираемся поговорить о принципе работы генераторов постоянного тока.

Как упоминалось ранее, генератор постоянного тока — это преобразователь энергии, который превращает механическую энергию в электрическую. Это изменение формы энергии происходит на основе принципа электромагнитной индукции, что означает, что везде, где происходит изменение магнитного потока, связанного с проводником, в нем индуцируется ЭДС или электромагнитная сила. Эта индукция вызывает протекание тока, если цепь проводника замкнута.

Итак, исходя из того, что мы уже сказали, основными требованиями к генератору постоянного тока являются магнитное поле и проводник. Проводник движется, чтобы отсечь магнитный поток. Следовательно, можно сказать, что генератор постоянного тока работает по принципу динамически индуцированной электромагнитной силы. Это то, что гласит закон электромагнитной индукции Фарадея: когда проводник с током помещается в переменное магнитное поле, в проводнике индуцируется ЭДС.С другой стороны, согласно правилу правой руки Флеминга, при изменении направления движения проводника изменяется и направление индуцированного потока.

Представьте себе якорь, вращающийся по часовой стрелке, и проводник слева, движущийся вверх. Теперь, когда якорь совершит половину оборота, направление движения проводника изменится на обратное. Таким образом, направление тока в каждой арматуре будет меняться. Но в коммутаторе с разъемным кольцом соединения проводов якоря меняются местами, когда происходит реверсирование тока. Следовательно, на выводах получаем однонаправленный ток.

Простой для понимания пример принципа работы генератора постоянного тока

Позвольте нам упростить для вас функцию и принцип работы генератора постоянного тока. Вы должны заметить, если генератор очень маленький, например, он используется в магазине, небольшой мастерской, кинотеатре или доме, основным двигателем или поставщиком механической энергии является дизельный двигатель. Если генератор очень большой, как на электростанциях, то первичным двигателем будет водяная, паровая или газовая турбина.

Когда механическая энергия, подаваемая первичным двигателем, передается генератору, якорь генератора начинает вращаться. Обычно полюса ярма делают из постоянных магнитов. Это означает, что согласно законам электромагнитной индукции Фарадея проводники якоря отсекают слабое магнитное поле, создаваемое постоянными магнитами, и в обмотке якоря индуцируется небольшое количество ЭДС. Эта индуцированная электромагнитная сила обеспечивает циркуляцию небольшого количества тока через обмотку возбуждения и усиливает подаваемый магнитный поток и, следовательно, наведенную ЭДС. Таким образом, за счет усиления магнитного потока и ЭДС генератор выдает номинальное напряжение.

Заключение

Каков принцип работы генератора постоянного тока — это основная тема этой статьи, на которую мы попытались ответить. Чтобы ответить на этот вопрос, во-первых, мы решили дать очень короткое, но полезное объяснение того, что такое генератор постоянного тока. Следующим шагом было знакомство с основными компонентами этого преобразователя энергии. Итак, мы подробно остановились на 4 наиболее важных частях генератора постоянного тока и на том, как они работают.

Наконец, мы перешли к разделу принципа работы генератора постоянного тока и попытались пояснить его на ярком примере. Если у вас возникнут другие вопросы по теме, Linquip готов на них ответить. Все, что вам нужно, это зарегистрироваться. Кроме того, если у вас есть опыт использования генераторов постоянного тока, будем рады, если вы поделитесь им в комментариях. Надеюсь, вам понравилась эта статья.

Принцип работы генератора — Генератор переменного и постоянного тока — Электротехника 123

Машины постоянного или постоянного тока используются для преобразования одной формы энергии в другую.Аналогичным образом, генератор постоянного тока используется для выработки энергии, которая работает по принципу преобразования механической энергии в электрическую. Основным законом или принципом, лежащим в основе генератора, является закон Фарадея электромагнитной индукции, который гласит, что всякий раз, когда проводник перемещается в магнитном поле так, что он пересекает линии потока, создается динамически индуцированная электромагнитная сила ЭДС. Величина этой наведенной ЭДС в проводнике определяется уравнением:

e = Blv sin θ, где

l = длина части проводника в магнитном поле

v = скорость проводника

B = плотность магнитного потока

θ = угол между направлением движения проводника и направлением магнитного потока.

Следующая диаграмма поясняет принцип работы генератора постоянного тока.

Принцип генератора постоянного тока

Генератор постоянного тока вырабатывает прямую энергию на основе фундаментального принципа Закона Фарадея об электромагнитной индукции . Согласно этим законам, когда проводник движется в магнитном поле, он разрезает силу магнитных линий, из-за чего в проводнике индуцируется ЭДС. Величина этой наведенной ЭДС зависит от скорости изменения магнитного потока, связанного с проводником.Эта электродвижущая сила ЭДС вызовет протекание тока, если цепь проводника замкнута. Следовательно, две основные части генератора — это магнитное поле и проводники, которые движутся внутри этого магнитного поля.

Давайте разберемся с основным принципом генератора постоянного тока из приведенного выше рисунка, который показывает одиночный контур проводника прямоугольной формы, помещенный между двумя противоположными полюсами магнита. Теперь рассмотрим прямоугольную петлю из проводника ABCD, который вращается внутри магнитного поля вокруг своей оси ab.Когда петля поворачивается из вертикального положения в горизонтальное, она обрезает силовые линии поля. Во время движения двух сторон, то есть AB и CD петли, пересекают силовые линии, на обеих сторонах (AB и DC) петли будет индуцированная ЭДС. Когда петля замкнута, в ней будет циркулировать ток. Направление течения можно определить с помощью правила правой руки Флеминга. Форма волны тока через цепь нагрузки показана на рисунке ниже.Этот ток однонаправлен.

Форма сигнала тока от генератора постоянного тока

Рассмотрим однооборотную прямоугольную медную катушку, вращающуюся в магнитном поле. Катушка при вращении занимает разные угловые положения. При повороте катушки на угол 90 ° наведенная в катушке ЭДС максимальна. Поверните катушку дальше на угол 180 °. ЭДС , индуцированная в катушке, будет равна нулю. Поверните катушку дальше на угол 270 °. ЭДС, наводимая в катушке, максимальна в обратном направлении. Делаем вывод, что природа наведенной ЭДС действительно альтернированная.

Конструкция генератора постоянного тока

Генератор постоянного тока состоит из следующих частей:

Хомут
Ротор
Статор
Обмотка возбуждения
Электромагниты возбуждения
Полюсный сердечник и полюсный башмак
Вал

Якорь генератора постоянного тока

Коммутатор генератора постоянного тока
Щетки генератора
Подшипник

Ярмо генератора постоянного тока

Он удерживает сердечники магнитного полюса генератора и действует как крышка генератора.Он несет поток магнитного поля. В небольшом генераторе ярмо изготовлено из чугуна, но для большой конструкции генератора постоянного тока , когда речь идет о весе машины, для изготовления ярма генератора постоянного тока предпочтительнее более легкая литая или катаная сталь.

Полюсные сердечники и полюсные наконечники генератора постоянного тока

Доступны в основном два типа конструкции:

Сплошной полюсный сердечник, где он изготовлен из цельного куска чугуна или литой стали.
Ламинированный сердечник полюса, состоящий из ряда тонких пластин из отожженной стали. Конструкция магнитных полюсов в основном состоит из двух частей, а именно полюсного сердечника и полюсного наконечника, которые сложены вместе и затем прикреплены к ярму.

Вышеупомянутые две конструкции предназначены для разных целей, полюсный сердечник имеет небольшую площадь поперечного сечения и его функция состоит в том, чтобы просто удерживать полюсный башмак над ярмом, тогда как полюсный башмак, имеющий относительно большую площадь поперечного сечения, расширяет магнитный поток, создаваемый в воздушном зазоре. Полюса и полюсные наконечники генератора постоянного тока.

Сердечник якоря генератора постоянного тока

Назначение сердечника якоря — удерживать обмотку якоря и обеспечивать путь для магнитного потока с низким сопротивлением. Хотя генератор постоянного тока обеспечивает постоянный ток, индуцированный ток в якоре имеет переменный характер. Поэтому сердечник якоря цилиндрической или барабанной формы изготавливается из круглого многослойного листа. В каждом круглом ламинировании пазы либо высекаются, либо перфорируются на внешней периферии, а шпоночная канавка находится на внутренней периферии.

Обмотка якоря генератора постоянного тока

Обмотка якоря обычно имеет форму намотки. Различные жилы катушек изолированы друг от друга. Проводники вставляются в пазы якоря, которые футерованы прочным изоляционным материалом.

Обмотки якоря можно разделить на две группы, в зависимости от способа подключения проводов к коммутатору, а именно:

Наклонные обмотки
Волновые обмотки

При наложении обмоток два конца любой одной катушки переносится на соседние сегменты.В волновых обмотках два конца каждой катушки согнуты в противоположных направлениях и разделены на сегменты на некотором расстоянии друг от друга. Если генератор постоянного тока имеет p пар полюсов, количество параллельных путей с нахлестенной обмоткой = 2p и количество параллельных путей с волновой обмоткой = 2.

Коммутатор генератора постоянного тока

Коммутатор играет жизненно важную роль. роль в генераторе постоянного тока . Он собирает ток от якоря и отправляет его в нагрузку как постоянный ток. Фактически он принимает переменный ток от якоря и преобразует его в постоянный ток, а затем отправляет его на внешнюю нагрузку.Он имеет цилиндрическую структуру и состоит из сегментов клиновидной формы с высокой проводимостью, изготовленных из твердотянутой или штампованной меди. Каждый сегмент изолирован от вала.

Щетки генератора постоянного тока

Щетки изготовлены из угля. Это прямоугольный блок. Единственная функция этих угольных щеток генератора постоянного тока — собирать ток с сегментов коммутатора. Щетки размещены в держателе щеток прямоугольной формы.

Классификация генераторов постоянного тока

Генераторы постоянного тока можно разделить в основном на два класса i.е. отдельно возбужденный и самовозбужденный. Другие самовозбуждающиеся генераторы подразделяются на шунтирующие генераторы, последовательные генераторы, составные генераторы, составные генераторы с длинным шунтом и составные генераторы с коротким шунтом.

В генераторах постоянного тока с независимым возбуждением обмотка возбуждения возбуждается отдельным источником постоянного тока . Ток возбуждения можно изменять с помощью последовательно включенного переменного сопротивления. В шунте обмотка возбуждения генератора подключена параллельно якорю. Обмотка возбуждения генератора последовательно соединена с якорем.В длинном шунтирующем генераторе соединения присутствуют как последовательные, так и шунтирующие обмотки. Короче говоря, шунтирующий составной генератор, шунтирующее поле подключается только через клеммы якоря.

Существует множество генераторов , которые используются для различных целей и известны под разными терминами на обычном человеческом языке в зависимости от их использования и торговых марок, таких как портативный генератор, дизельный генератор, генератор на постоянных магнитах, генератор, комплект dg, портативный дизель. генератор, газогенератор, генератор природного газа, резервный генератор, генератор солнечной энергии, электрический генератор, генератор энергии, генератор Yamaha, генераторы Колера, генератор пропана.

Видео Объяснение принципа работы генератора постоянного тока

Принцип работы генератора постоянного тока

Принцип работы генератора постоянного тока:

Простая катушка с проволокой ABCD установлена на валу между двумя магнитными полюсами. Два конца катушки соединены с двумя контактными кольцами S ₁, S ₂, которые установлены на одном валу. Контактные кольца изолированы друг от друга от вала, эти контактные кольца вращаются вместе с катушкой.Стационарные щетки b ₁, b ₂ должны надлежащим образом контактировать с вращающимися контактными кольцами и подводить индуцированный в катушке ток к сопротивлению внешней нагрузки R. Это устройство представляет собой простой генератор контура.

Предположим, что катушка начинается с позиции и вращается с постоянной скоростью против часовой стрелки. В исходном положении AB и CD проводника движутся параллельно магнитным силовым линиям, следовательно, наведенная э.д.с. равно нулю.

Однако при дальнейшем вращении катушки (от 0 ° до 90 °) проводники начинают перерезать магнитные силовые линии и, следовательно, ЭДС. индуцирует в проводниках согласно закону электромагнитной индукции Фарадея. Величина наведенной э.д.с. зависит от длины проводника, напряженности магнитного поля и скорости вращения катушки. У кондуктора максимальная ЭДС. индуцируется в положении 90 °, потому что проводник движется под прямым углом к потоку.

В следующей четверти оборота i.е. от 90 ° до 180 °, наведенная э.д.с. постепенно изменяется от максимума до нуля. Во время этой половины оборота ток проходит по BAMLDCB. то есть ток через R составляет от M до L.

На следующем полуобороте, т.е. от 180 ° до 360 °, изменения величины ЭДС. аналогичны таковым в первой половине оборота, за исключением того, что направление пути тока меняется на противоположное, то есть ток течет по CDLMABC, а ток через R — от L до M.

Подразумевается, что ток через внешнюю нагрузку R меняет свое направление на противоположное после каждой половины оборота.Также необходимо понимать, что ток не только меняет свое направление, но также меняет свою величину в каждый момент, и этот ток известен как переменный (ac) ток. Соответствующее напряжение известно как динамически индуцированная ЭДС.

Для обеспечения однонаправленного протекания тока во внешней цепи нагрузки контактные кольца заменяются разрезными кольцами. Разъемные кольца состоят из проводящего цилиндра, который разрезан на две половины или сегменты, изолированные друг от друга и вала изолирующим материалом (тонким листом слюды).Два конца катушки соединены с этими сегментами (s ₁, s ₂) и щетками (b ₁, b ₂), размещенными над этими сегментами.

В первой половине оборота катушки ток течет по BAMLDCB, т.е. щетка b ₁ находится в контакте с сегментом S ₁, действует как положительный вывод источника питания, а щетка b ₂ находится в контактирует с сегментом S ₂ и действует как отрицательная клемма. На следующем половину оборота направление индуцированного тока в катушке изменится на противоположное.

Но в то же время положение сегментов S ₁ и S ₂ также поменялось местами, в результате чего щетка b ₂ соприкасается с сегментом S ₂, который теперь является положительным, и щетка b ₂ соприкасается с сегментом S ₁, который теперь имеет значение -ve. Таким образом, ток во внешней нагрузке R снова течет от M к L. Этот ток является однонаправленным.

Положение щеток устроено так, что смена сегментов от одной щетки к другой происходит, когда плоскость вращающейся катушки находится под прямым углом к плоскости линий магнитного потока, поскольку в этом положении индуцированная e.м.ф. в катушке будет ноль.

Следует отметить, что ток, индуцируемый на сторонах катушки, является переменным, но он становится однонаправленным во внешней нагрузке из-за выпрямляющего действия разрезного кольца, известного как коммутатор.

Пульсирующий постоянный ток, например, от генератора с одной катушкой, не подходит для большинства коммерческих целей. Однако, используя большое количество катушек и сегментов коммутатора, с катушками, равномерно распределенными по поверхности якоря, можно увеличить напряжение и поддерживать его постоянным.

Преобразование переменного тока в постоянный с помощью коммутатора:

Коммутатор — одна из основных вращающихся частей постоянного тока. Генератор. Устанавливается на той же стороне вала у якоря. Обмотка якоря подключается к наконечникам коммутатора. Обычно отрицательная полуволна переменного тока, генерируемая в обмотке якоря, преобразуется в положительную половину коммутатором (или разъемным кольцом). Переменный ток, индуцируемый в проводниках якоря, делается однонаправленным во внешней нагрузке за счет выпрямляющего или преобразующего действия разъемного кольца или коммутатора.

Работа генератора постоянного тока:

Как объяснялось ранее, генератор постоянного тока преобразует механическую энергию в электрическую (DC) энергию. Генератор обычно соединен с первичным двигателем. Первичный двигатель может быть дизельным / бензиновым двигателем или турбиной в зависимости от мощности и применения генератора. Первичный двигатель преобразует некоторую энергию (дизельное топливо / бензин / воду / пар / газ и т. Д.) В механическую энергию. Таким образом, механическая энергия поступает в генератор (т. Е. На вход генератора).

Если генератор очень маленький для коммерческих целей, например, для магазина, небольшой мастерской или кинотеатра и т. Д. Первичным двигателем является дизельный двигатель. Если генератор очень большой, как на электростанциях, то первичным двигателем будет турбина. Опять же, в зависимости от ресурсов, турбина может быть водяной турбиной, паровой турбиной, газовой турбиной и т. Д.

Когда на генератор подается мощность первичного двигателя, якорь генератора начинает вращаться. Обычно полюса ярма делают из постоянных магнитов.Следовательно, проводники якоря отсекают слабое магнитное поле, создаваемое постоянными магнитами и небольшим количеством ЭДС. индуцируется в обмотке якоря согласно законам электромагнитной индукции Фарадея. Эта наведенная ЭДС обеспечивает циркуляцию небольшого количества тока через обмотку возбуждения и усиливает установленный магнитный поток и, следовательно, наведенную ЭДС. Таким образом, за счет усиления флюса и ЭДС. генератор устанавливает номинальное напряжение.

РАБОТА ГЕНЕРАТОРА ПОСТОЯННОГО ТОКА В КОНСТРУКЦИИ И ТИПАХ

Генератор постоянного тока преобразует механическую энергию в электрическую.Работа генератора постоянного тока основана на законе электромагнитной индукции Фарадея. Как следует из названия, на выходе получается DC (постоянный ток), где величина тока или напряжения постоянна во времени.

Генератор постоянного тока

, вид изнутри Выход постоянного тока используется для возбуждения поля генераторов переменного тока, последовательного зажигания дуги, зарядки аккумуляторных батарей, приведения в движение локомотивов постоянного тока или используется в качестве ускорителей для компенсации падения напряжения в системе распределения постоянного тока.

КОНСТРУКЦИЯ ГЕНЕРАТОРА ПОСТОЯННОГО ТОКА Конструкция генератора постоянного тока

Конструкция генератора постоянного тока аналогична двигателю постоянного тока.Итак, генератор постоянного тока может работать как двигатель постоянного тока и наоборот. Основные конструктивные особенности генератора постоянного тока описаны ниже.

ХОМУТ:

Ярмо — это внешнее покрытие генератора постоянного тока, изготовленное из литой стали или чугуна. Он служит двум целям:

1) Обеспечивает путь для полюсного потока.

2) Обеспечивает механическую поддержку всей машины.

ПОЛЮСЫ:

Состоит из полюсного сердечника и полюсных наконечников. Полюсный сердечник поддерживает обмотку возбуждения, а полюсный башмак равномерно распределяет поток в воздушном зазоре.

ОБМОТКА ПОЛЕВА:

Он изготовлен из меди и намотан на каждый полюсный сердечник таким образом, что соседние северный и южный полюса развиваются при возбуждении обмотки возбуждения.

Полюса и обмотки возбуждения

ЯДЕР АРМАТУРЫ:

Якорь — центр электромеханического преобразования. Это вращающаяся часть машины постоянного тока, состоящая из канавок или пазов по всей периферии. В этих прорезях проходят токоведущие проводники якоря.Сердечник якоря состоит из тонких пластин для уменьшения потерь на вихревые токи.

Ламинированный сердечник арматуры

ОБМОТКА АРМАТУРЫ:

Обмотка якоря изготовлена из меди и размещена в пазах сердечника якоря. Каждый проводник в обмотке изолирован друг от друга, а также от сердечника якоря. Обмотка якоря бывает двух типов: нахлесточная и волновая.

Детали якоря генератора постоянного тока

КОММУТАТОР

Коммутатор также известен как механический выпрямитель.Он обеспечивает электрическое соединение между вращающейся обмоткой якоря и стационарной внешней цепью. Он состоит из жестко вытянутых медных сегментов, изолированных друг от друга, образующих кольцевую структуру. В генераторе постоянного тока коммутатор собирает ток, генерируемый в обмотке якоря.

ЩЕТКИ

Щетки изготавливаются из угля, электрографита или медно-графита. Они всегда скользят по коммутатору, обеспечивая правильное электрическое соединение. Их основная функция — собирать ток от коммутатора и подавать его на электрическую нагрузку или внешнюю цепь.

Коммутатор и щеточный узел

** Читайте также: Принцип работы двигателя переменного тока

РАБОТА ГЕНЕРАТОРА ПОСТОЯННОГО ТОКА

Как упоминалось выше, работа генератора постоянного тока основана на законе Фарадея. В нем говорится, что всякий раз, когда проводник сокращает магнитный поток, через проводник индуцируется ЭДС (электродвижущая сила). Величина этой наведенной ЭДС прямо пропорциональна скорости изменения магнитной связи.

Чтобы понять, как ЭДС индуцируется в проводнике, давайте рассмотрим однооборотную прямоугольную петлю ABCD, вращающуюся по часовой стрелке между полюсами.

КОРПУС 1:

В любой момент времени провод AB приближается к Северному полюсу, а CD — к Южному полюсу, как показано на рисунке ниже.

Работа генератора постоянного тока: Катушка в магнитном поле

Для проводника AB магнитное поле направлено слева направо, а сила, действующая на него, направлена вверх. Теперь, чтобы найти направление индуцированного тока, мы воспользуемся правилом правой руки Флеминга.

Работа генератора постоянного тока: направление магнитного поля и силы

«Если большой, указательный и средний пальцы правой руки вытянуты и расположены взаимно перпендикулярно друг другу таким образом, что большой палец представляет направление силы, указательный палец представляет направление магнитного поля, тогда средний палец укажет направление индуцированного тока.”

После применения вышеуказанного правила к проводнику AB направление индуцированного тока будет от A к B в контуре ABCD. Этот ток течет извне от щетки B2 к B1, питая нагрузку на своем пути.

Направление индуцированного тока от A к B

КОРПУС 2:

После поворота катушки на 180 градусов проводник CD приближается к северному полюсу, а AB — близко к южному полюсу.

При применении правила правой руки Флеминга к проводнику CD направление индуцированного тока — от D к C.Хотя направление тока в контуре ABCD теперь меняется на противоположное, внешний ток все еще течет от щетки B2 к B1.

Направление индуцированного тока от D к C

Таким образом, в обоих случаях направление генерируемого тока всегда от B2 к B1. Следовательно, в генераторе постоянного тока получается однонаправленный ток.

ВИДЫ ГЕНЕРАТОРОВ ПОСТОЯННОГО ТОКА: Генераторы постоянного тока

делятся на две категории:

Генератор постоянного тока с независимым возбуждением

В этом типе обмотка возбуждения возбуждается от независимого внешнего источника постоянного тока, такого как батарея.

Генератор постоянного тока с самовозбуждением

В этом типе обмотка возбуждения возбуждается током, подаваемым самим генератором. Небольшое количество магнитного потока, называемого «остаточным магнитным потоком», изначально присутствует в полюсах генератора. По мере увеличения тока увеличивается магнитный поток, что приводит к процессу нарастания напряжения в генераторе.

По соединению катушки возбуждения и катушки якоря самовозбуждающиеся генераторы подразделяются на три типа:

Генераторы раны серии

:

Здесь обмотка возбуждения включена последовательно с обмоткой якоря.

Генераторы с шунтирующей обмоткой:

Здесь обмотка возбуждения включена параллельно обмотке якоря.

Генератор смешанной раны:

Имеет две отдельные обмотки возбуждения. В зависимости от соединения обмотки возбуждения с обмоткой якоря это может быть либо короткий шунтирующий, либо длинный шунтирующий составной генератор.

СПРАВОЧНАЯ ИНФОРМАЦИЯ:

Конструкция генератора постоянного тока: Javapoint

Полюса и обмотки возбуждения: Muniracademy

Сердечник арматуры: Quora

Детали якоря генератора постоянного тока: Graschopp

Коммутатор и щетка в сборе: Pinterest

Читайте похожие статьи:

| Электродвигатель постоянного тока Принцип работы, конструкция и пояснения к схемам

Конструкция и принцип работы генератора постоянного тока

типа

ВВЕДЕНИЕ Д.C ГЕНЕРАТОР

Взгляните на электротехнику, в основном, включая анализ переключения силы с одной формы на другую. Электрическая система занимается передачей прочности либо от механической формы к электрической, либо от электрической к механической. Этот процесс называется электромеханическим преобразованием энергии.

Электрическое устройство, преобразующее механическую энергию в электрическую, известно как электрический генератор. Хотя электрическая система, преобразующая электрическую энергию в механическую, известна как электродвигатель,

Такая электрическая система может быть связана с электрической энергией переменного типа, называемого a.c машинами или могут быть связаны с электрической энергией прямого типа, называемой машинами постоянного тока.

Поперечное сечение машины постоянного тока

КОНСТРУКТИВНАЯ ДЕТАЛИ

Генератор постоянного тока состоит из

Хомут
Опорный сердечник, полюсные наконечники и межполюсные опоры
Арматура
Коммутатор
Щетки и подшипники

Является ли машина d.c генератора или двигателя постоянного тока, конструкция в основном остается такой же, как показано.

Хомут

Его еще называют магнитной рамкой. Он служит двум целям.

Он действует как защитный кожух для машины постоянного тока и обеспечивает механическую поддержку полюсов.

Он несет магнитный поток, создаваемый полюсами.

Использованный материал: Хомуты чугунные. Это подходит только для небольших машин, но для больших машин обычно используется стальное литье.Поскольку проницаемость стали вдвое выше, чем у чугуна.

Полюса, полюсные башмаки и межполюсники

Полевой магнит состоит из полюсных сердечников и полюсных наконечников.

Функции полюсных наконечников:

Они распределяют поток в воздушном зазоре, а также уменьшают сопротивление магнитного пути.

Они поддерживают катушки возбуждения или катушки возбуждения.

Катушки полюса состоят из медной проволоки, когда ток проходит через эти катушки, полюс становится электромагнитом и начинает создавать магнитное поле в машине.

Интерполюс используется для улучшения коммутации.Коммутирующие полюса имеют возбуждающие катушки
, которые последовательно соединены с якорем.

Используемый материал: Для небольших машин полюса изготовлены из чугуна. Для более крупных машин используется стальное литье. Полюса ламинированы с использованием листовой стали для уменьшения потерь на вихревые токи.

Арматура

Обмотка якоря — генератор постоянного тока

Якорь состоит из сердечника якоря и обмоток якоря.

Сердечник якоря имеет цилиндрическую форму и установлен на валу. Он состоит из пазов по периферии и воздуховодов для прохождения потока воздуха через якорь, который используется для охлаждения.

Сердечник якоря служит местом для проводов якоря.

Он используется для обеспечения пути с низким сопротивлением магнитному потоку, создаваемому обмоткой возбуждения.

Он изготовлен из магнитного материала, такого как чугун или стальное литье.Он состоит из ламинированной конструкции. Причина использования ламинации — уменьшить потери из-за вихревых токов. Чем тоньше пластина, тем больше сопротивление вызываемой ЭДС, меньше ток и, следовательно, меньше потери в меди в сердечнике.

Обмотка якоря представляет собой соединение проводников якоря, расположенных внутри пазов на периферии сердечника якоря. Когда якорь вращается, он отсекает наведенный в них магнитный поток и ЭДС.

Изготовлен из меди.

Функции

Генерация ЭДС происходит в обмотке якоря.

Для передачи тока, подаваемого в электродвигатели постоянного тока.

Обмотка якоря обычно представляет собой бывшую намотку. Сначала они наматываются в виде плоских прямоугольных катушек, а затем вытягиваются в правильную форму.

Это два типа обмотки якоря

Обмотка внахлест: Количество параллельных путей равно количеству полюсов и общему току делится между ними поровну.Он подходит для машин большого тока и низкого напряжения.

Волновая обмотка: Независимо от количества полюсов машины, якорь всегда имеет два параллельных пути. Волновая обмотка подходит для высоковольтных и слаботочных машин.

Коммутатор

Функции: Сбор тока от проводников якоря, а также преобразование переменной ЭДС в однонаправленную ЭДС.

, т. Е. Преобразует переменный ток, индуцированный в проводниках якоря, в постоянный ток во внешней цепи нагрузки.

Используемый материал: Он состоит из клиновидных сегментов или капель кованной меди, которые изолированы друг от друга тонкими слоями слюды.

Количество сегментов равно количеству витков якоря.

Щетки и подшипники

Функция кистей

Он используется для сбора тока от коммутатора и состоит из углерода или графита. Они имеют прямоугольную форму. Эти щетки помещаются в держатели для щеток, обычно коробчатого типа

. Функция подшипников

Подшипники установлены внутри крышки и предназначены для обеспечения свободного и плавного вращения якоря.

Используются различные типы подшипников:

ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ

Электрический генератор — это вращающаяся машина, которая преобразует механическую силу в электрическую энергию.

Это преобразование мощности основано на принципе электромагнитной индукции.
Согласно законам электромагнитной индукции Фарадея, «всякий раз, когда проводник перемещается в магнитном поле, то есть всякий раз, когда проводник сокращает магнитный поток, внутри проводника возникает динамически индуцированная ЭДС.Эта ЭДС заставляет современное устройство плавать, если цепь проводника замкнута. Таким образом, механическое электричество, которое передается проводнику в форме движения, преобразуется в электрическую энергию.

Важные части генератора:

Представьте, что катушка вращается по часовой стрелке
Когда катушка занимает последовательные положения внутри поля, связанный с ней поток изменяется. Следовательно, в нем возникает ЭДС, пропорциональная заряду обмена магнитными связями.

, в то время как плоскость катушки расположена под прямым углом к линиям магнитного потока, то есть, когда она находится в функции 1, поток, связанный с катушкой, является максимальным, но скорость изменения потоковых связей составляет минимум
. Следовательно, внутри катушки может не быть вызванной ЭДС. Угол поворота можно измерить по этой роли.

По мере того, как катушка продолжает вращаться, скорость обмена потокосцеплений увеличивается до тех пор, пока не будет достигнута функция три, при которой θ = 90 °. Как видно, поток, связанный с катушкой, является минимальным, однако скорость обмена потокосцеплений является наибольшей.Следовательно, большая часть ЭДС индуцируется в катушке.

На следующей четверти оборота, то есть от 90 ° до 180 °, поток, связанный с катушкой, постепенно увеличивается, но скорость потоковых связей уменьшается. Следовательно, наведенная ЭДС регулярно уменьшается до тех пор, пока в пятой роли катушки она не уменьшится до нулевого значения.

Направление этой наведенной ЭДС можно определить с помощью правила правой руки Флеминга, которое предлагает направление от A к B и от C к B. Следовательно, направление тока — ABMLCD

В последующую половину оборота i.е. от 180 ° до 360 ° изменения величины ЭДС такие же, как в первой половине оборота. Его значение является максимальным, когда катушка работает в режиме 7, и минимальным, когда катушка работает в режиме 1. Но может быть обнаружено, что направление индуцированного тока — от D к C и от B к A, как доказано. Следовательно, направление потока тока рядом с DCLMBA, что просто противоположно предыдущему направлению потока.

Следовательно, мы обнаруживаем, что ток, который мы получаем от любого такого простого генератора, меняет свое направление на противоположное после каждой половины оборота.Такие периодические изменения текущего текущего процесса называются переменным током.

Следует упомянуть, что переменный ток не меняет направления на противоположное, он не сохраняет свою величину постоянной. Два полупериода могут дополнительно называться положительными и отрицательными полупериодами соответственно.

Для преобразования переменного тока в однонаправленный
контактные кольца заменяются разрезными кольцами

Первая половина оборота

Ток течет вдоль ABMLCD i.е. Кисть нет. 1 в контакте
с участком «a» действует как положительный конец источника питания, а «b» — как отрицательный конец

Следующая половина оборота

Направление индуцированного тока внутри катушки изменилось на противоположное, в то же время положения сегментов a ‘и b’ также поменялись местами, в результате чего щетка № 1 вступает в контакт с той фазой, которая является + ve (т. Е.) ‘ b ‘

Следовательно, ток снова течет от M к L. Показана форма волны тока. Этот ток однонаправлен.

Направление ЭМП

Направление наведенной ЭДС определяется с помощью правила правой руки Флеминга.

Согласно этому правилу, если мы держим большой, указательный или указательный палец и центральный палец правой руки под правильным углом друг к другу, как показано на Рис.

Перемещение кондуктора

Первый палец представляет направление магнитных линий потока, большой палец указывает

Направление движения проводника, затем центральный палец указывает направление наведенной ЭДС (тока).Это правило используется в генераторах.

ОСНОВНОЕ УРАВНЕНИЕ ИЛИ УРАВНЕНИЕ ЭДС ГЕНЕРАТОРА ПОСТОЯННОГО ТОКА

Пусть,

Ф = поток / полюс в weber

N = Скорость якоря в об / мин

p = количество полюсов

N / 60 = Скорость якоря в RPS

z = Общее количество проводов якоря

E = ЭДС, индуцированная на любом параллельном пути в якоре, в вольтах

A = Количество параллельных путей

Согласно закону Фарадея, наведенная ЭДС пропорциональна скорости изменения магнитного потока.

т.е.

e = -dФ / dt

Рассмотрим одиночный проводник, движущийся за один оборот.

dФ = Ф xp weber

Число оборотов в секунду = N / 60 секунд

Время, необходимое для совершения одного оборота,

dt = 60 / N секунд

Согласно законам электромагнитной индукции Фарадея,

ЭДС генерируемый / проводник = dФ / dt …………………. (2.1)

Подставляя, dФ = Ф xp и dt = 60 / N в уравнение (2.1) дает

= Фxp / 60 / N ………………. (2.2)

Генерируемая ЭДС / проводник = ФNp / 60 В

Количество проводников на одном пути якоря = z / A

∴ ЭДС сгенерировано / путь = θpN / 60 xz / A вольт

Eg = ФzN / 60 xp / A … Общее уравнение

Для волновой обмотки, A = 2

∴ Генерируемая ЭДС / путь = ФzNp / 60×2 = ФzNp / 120 вольт

Eg = ФzN / 120 p Вольт

Для намотки внахлест, A = p

∴ ЭДС, генерируемая / путь = ФzNp / 60p = ФzN / 60 В

E = ФzN / 60 В

Типы генераторов постоянного тока

Классифицировано,
Согласно их методам возбуждения поля,

Отдельно возбужденное d.генераторы c

Генераторы постоянного тока с самовозбуждением.

Генераторы с самовозбуждением можно классифицировать в зависимости от того, как обмотка возбуждения соединена с якорем. Есть три типа.

1. Последовательный генератор

2. Шунтирующий генератор

3. Составной генератор

1. Длинный шунт

1.1. Накопительный

1.2. Дифференциал

2. Короткий шунт

2.1. Накопительное

2.2. Дифференциал

Генератор постоянного тока с автономным возбуждением

Если обмотка возбуждения возбуждается от отдельного источника постоянного тока, то генератор называется

генератором постоянного тока с отдельным возбуждением.

Eg = V + Ia Ra + V Щетка

Генератор постоянного тока с самовозбуждением

Если обмотка возбуждения возбуждается ЭДС, индуцированной в самом генераторе, то называется самовозбуждающимся генератором постоянного тока

Генератор серии

Eg = V + Ia Ra + Ia Rse + V Brush

Где,

V = Напряжение на клеммах в вольтах

Ia Ra = Падение напряжения на сопротивлении якоря

Ia Rse = Падение напряжения в последовательном сопротивлении обмотки возбуждения

В Кисть = Капля кисти i.е. падение напряжения на контактах щетки.

Шунтирующий генератор

Eg = V + Ia Ra

Генератор с длинным шунтом

Eg = V + Ia (Ra + Rse) + V Brush

Генератор с коротким шунтом

Eg = V + Ia Ra + Ise Rse + V Brush

ПРИМЕНЕНИЕ ГЕНЕРАТОРА ПОСТОЯННОГО ТОКА

Генераторы шунтирующие постоянного тока

Он используется там, где не требуется высокий пусковой момент.

(1) Благодаря характеристикам падения напряжения он подходит для зарядки аккумуляторов
.

(2) также используется для освещения, электроснабжения и легких станков.

Генераторы постоянного тока серии

(i) Благодаря своим повышающим характеристикам он используется в качестве ускорителей, а также для подачи тока возбуждения для рекуперативного торможения локомотива постоянного тока.
(ii) Серия — молния,

(iii) Серия — молния накаливания.

(iv) Генераторы постоянного тока для сварочных целей.

Составные генераторы постоянного тока

Он используется для привода тяжелых станков, таких как

(i) Пробивные станки

(ii) Электродвигатели лифтов

(iii) Железнодорожные цепи

(iv) Двигатели электрифицированных паровых железных дорог и

(v) Лампы накаливания и т. д.

ПРОБЛЕМЫ В ГЕНЕРАТОРАХ ПОСТОЯННОГО ТОКА

Пример 1:
4-полюсный генератор с волновой обмоткой имеет 40 разъемов и 10 проводников на каждый разъем. Найдите сгенерированную ЭДС при скорости вращения генератора 1200 об / мин и магнитном потоке 0,02 Вт.

Приведенные данные:

p = 4

z = количество слотов x проводников на слот

= 40 x 10 = 400

Ф = 0,02 Wb

N = 1200 об / мин

Найти:

(i) Сгенерированная ЭДС (например)

Решение:

Генерируемая ЭДС, Eg = p Ф z N / 60 A

∵ [Для волновой раны, A = 2]

Eg = 4 x 0.02 x 400 x 1200/60 x 2

Например, 320v

Пример 2
8-полюсный генератор постоянного тока имеет якорь с односторонней обмоткой, содержащий 32 катушки по 6 витков каждая. Его поток на полюс составляет 0,06 Вт. Машина работает со скоростью 250 об / мин. Рассчитайте индуцированное напряжение якоря.

Приведенные данные:

p = 8

z = 2 x 32 x 6 = 384

Ф = 0,06 Wb

N = 250 об / мин.

Найти:

(i) Напряжение наведенного якоря (Eg)

Решение:

Eg = Ф z N / 60 xp / A

[∵ Для волновой раны, A = 2]

Например, = 0.06 x 384 x 250/60 x 8/2

Например, = 384 V

7 типов генераторов постоянного тока [Работа, детали, цифровая диаграмма] с PDF

В этой статье вы узнаете, что такое генератор постоянного тока и как он работает с принципом работы , детали , конструкции и типы генераторов постоянного тока, приложение и др.

Генераторы постоянного тока и типы

Электрический генератор постоянного тока — это машина, которая превращает механическую энергию в электрическую.Или, другими словами, это машина, преобразующая механическую энергию в постоянный ток.

Принцип работы генератора постоянного тока

Преобразование энергии происходит по принципу создания динамически индуцированной ЭДС. то есть всякий раз, когда кондукция сокращает магнитный поток, динамически ЭДС. индуцируется в нем согласно законам электромагнитной индукции Фарадея. Это вызвало ЭДС. обеспечивает протекание тока в проводнике, если цепь замкнута.

Строительство д.C. Генератор

На приведенном выше рисунке представлен практический генератор, который состоит из

Магнитная рама или ярмо
Полюса-сердечники и полюсные наконечники
Полюсные катушки и полевые катушки
Обмотки или проводники якоря
Коммутатор
Щетки и подшипники.

Генератор постоянного тока состоит из одновитковой прямоугольной медной катушки ABCD, вращающейся вокруг своей оси, с размещенным магнитным полем, создаваемым электромагнитами и постоянным магнитом, показанным на рисунке.

Концы катушки соединены с центральным валом, состоящим из двух контактных колец, изолированных друг от друга. Две собирающие щетки прижимаются к контактным кольцам, которые используются для сбора тока, индуцированного в катушке, и передачи его на внешнее нагрузочное сопротивление «R».

Читайте также: Двигатель постоянного тока: типы, детали, принцип работы, применение

Работа генератора постоянного тока

Когда плоскость катушки (ABCD) находится под прямым углом к линии магнитного потока i.е, когда он находится в положении 1, тогда магнитная связь максимальна, но скорость изменения магнитных связей минимальна, стороны катушки AB и CD не сокращают магнитный поток, а движутся параллельно им. Следовательно, индуцированная ЭДС равна нулю, как показано на рисунке.

Теперь катушка начинает вращаться по часовой стрелке, что изменяет скорость потоковых связей, следовательно, индуцированная ЭДС начинает увеличиваться, пока катушка не окажется в положении 3 (т.е. 0 = 90 °), то есть в этом положении магнитная связь минимальна, но скорость изменение потоковых связей максимально, следовательно, e.Наведенная m.f является максимальной, как показано на рис. (b).

Когда катушка начинает вращаться от 90 ° до 180 °, магнитный поток, связанный с катушкой, начинает увеличиваться, поэтому скорость изменения потоковых связей уменьшается. Следовательно, индуцированная ЭДС уменьшается до тех пор, пока катушка не достигнет положения 5. В этом положении ЭДС становится равной нулю. Таким образом, с позиции 1 по 5. первая половина переоценки катушки завершена, и направление тока — ABMLCD (рис. 1).

Во время следующей половины переоценки, то есть от 180 ° до 360 °, изменения индукции ЭДС остаются такими же, как и при вышеуказанной переоценке.В этой половине переоценки максимум ЭДС в позиции 7 катушки и минимум в позиции 1. Но направление тока — DCLMBA fig (a),

, которое прямо противоположно направлению первой половины. Таким образом, для обеих половин переоценки направление тока противоположно, т. Е. Генерируется переменный ток. Чтобы сделать ток во внешней цепи однонаправленным, разрезные кольца рис. (b) используются

Из-за разрезных колец, ток является однонаправленным, т.е. во время переоценки первой половины щетка №1 постоянно с сегментом «a», и он действует как (+) ve конец предложения, а «b» действует (-) ve аналогично во время переоценки второй половины, направление тока меняется на противоположное, и сегменты «a» и « b ‘поменяли местами, но кисть нет. 1 входит в контакт с ними, что является (+) ve, то есть сегментом «b».

Следовательно, ток в сопротивлении нагрузки течет только от M к L. Таким образом, ток становится однонаправленным, как показано на рисунке (5).

Типы генераторов постоянного тока

Ниже приведены типы генераторов постоянного тока:

Генератор с раздельным возбуждением
Генератор с самовозбуждением
1. Серийные генераторы с самовозбуждением с обмоткой.
2. Генераторы с шунтирующим возбуждением.
3. Генераторы со смешанным возбуждением.
  1. Короткие составные генераторы с самовозбуждением
  2. Длинные составные самовозбуждающиеся генераторы.

Читайте также: Двигатели переменного тока: типы, работа, конструкция, применение.

1. Генератор с раздельным возбуждением

В варианте с раздельным возбуждением катушка возбуждения усилена автономным внешним источником постоянного тока.

2. Генератор с самовозбуждением

В самовозбуждающемся типе катушка возбуждения усилена полем, создаваемым генератором.Генерация первой электродвижущей силы возникнет из-за превосходного магнетизма внутри полюса поля.

Произведенная электродвижущая сила вызовет подачу части тока на катушку возбуждения, так что это увеличит поток поля, а также генерацию электродвижущей силы. Кроме того, эти типы генераторов постоянного тока можно разделить на три типа, такие как с последовательной обмоткой, с шунтирующей обмоткой и со сложной обмоткой.

1. Генераторы с самовозбуждением с последовательной обмоткой

В генераторах этого типа обмотки возбуждения соединены последовательно с проводниками якоря.Весь ток течет через катушки, а также через нагрузку. Поскольку по последовательной обмотке возбуждения протекает ток полной нагрузки, она сконструирована с относительно небольшим количеством витков толстого провода. Поэтому электрическое сопротивление обмотки последовательного возбуждения очень низкое (около 0,5 Ом).

2. Генератор с шунтирующим возбуждением

В генераторах постоянного тока этого типа обмотки возбуждения соединены параллельно с проводником якоря, как показано на рисунке. В генераторах с шунтирующей обмоткой напряжение на поле такое же, как и на клемме.

Когда I _L является максимальным, эффективная мощность на нагрузке будет максимальной. Следовательно, необходимо, чтобы поле шунта было как можно меньше. Для этой цели сопротивление обмотки шунтирующего возбуждения обычно поддерживается высоким (100 Ом), а для получения требуемой ЭДС используется большое количество обмоток.

3. Генератор со смешанным возбуждением

В генераторах с последовательным возбуждением выходное напряжение прямо пропорционально току нагрузки. В генераторе с шунтирующей обмоткой выходное напряжение обратно пропорционально току нагрузки.Комбинация этих двух типов генераторов может преодолеть ограничения обоих. Эта комбинация обмоток называется генератором постоянного тока со сложной обмоткой.

Генератор с составной обмоткой имеет как последовательную обмотку возбуждения, так и шунтирующую обмотку возбуждения. Одна обмотка расположена последовательно с якорем, а другая — параллельно якорю. Этот тип генераторов постоянного тока подразделяется на два типа.

1. Короткие составные самовозбуждающиеся генераторы

Короткие шунтирующие составные генераторы постоянного тока показаны на рисунке выше.Это генераторы, в которых обмотке якоря параллельна только обмотка шунтирующего поля.

2. Длинные составные самовозбуждающиеся генераторы

Это генераторы, в которых шунтирующая обмотка возбуждения параллельна как последовательной обмотке возбуждения, так и обмотке якоря, как показано на рисунке.

В генераторе с составной обмоткой шунтирующее поле более устойчиво, чем последовательное поле. Когда последовательное поле поддерживает шунтирующее поле, генератор называется коммутативно составной обмоткой.

Если последовательное поле противостоит шунтирующему полю, генератор известен как дифференциально составная обмотка.

Применение генераторов постоянного тока

Генераторы постоянного тока с независимым возбуждением: Они используются:
1. в шахтных подъемниках и приводах сталелитейных заводов.
2. Для бумагоделательных машин.
3. В дизель-электрических локомотивах и т. Д.
Генераторы постоянного тока с обмоткой серии
1. Серийно используются для освещения.
2. Используется в бустерах серии.
Генераторы постоянного тока с параллельной обмоткой:
1. С регуляторами возбуждения они используются для освещения и электроснабжения.
2. Используются для зарядки аккумуляторов, их можно сделать так, чтобы они давали постоянное выходное напряжение.
Генераторы постоянного тока с общей обмоткой:
1. Используется для освещения и электроснабжения.
Генераторы постоянного тока с дифференциальной обмоткой:
1. Используется как генератор дуговой сварки, это генератор постоянного тока.

Вот и все, спасибо за чтение. Надеюсь, эта статья окажется для вас полезной, а затем поделитесь ею со своими друзьями. Если у вас есть какие-либо вопросы по поводу « типов генераторов постоянного тока » задавайте в комментариях, я вам отвечу.

Читать дальше:

Принцип работы двигателя постоянного тока

Двигатель постоянного тока — это электрическая машина, которая преобразует электрическую энергию в механическую энергию .

Работа двигателя постоянного тока основана на том принципе, что когда проводник с током помещается в магнитное поле, он испытывает механическую силу.

Направление механической силы определяется правилом левой руки Флеминга , а ее величина определяется как F = BIL Ньютон.

Нет принципиальной разницы в конструкции генератора постоянного тока и двигателя постоянного тока. Фактически, одна и та же машина постоянного тока может использоваться взаимозаменяемо как генератор или как двигатель.

Как и генераторы, существуют различные типы двигателей постоянного тока, которые также подразделяются на с шунтирующей обмоткой, с последовательной обмоткой и с комбинированной обмоткой .

Двигатели постоянного тока редко используются в обычных приложениях, потому что все компании по электроснабжению поставляют переменный ток.

Однако для специальных применений, таких как сталелитейные заводы , шахты и электропоезда , выгодно преобразовывать переменный ток в постоянный, чтобы использовать двигатели постоянного тока. Причина в том, что скорость / крутящий момент характеристики двигателей постоянного тока намного лучше, чем у двигателей переменного тока.

Поэтому неудивительно, что для промышленных приводов двигатели постоянного тока так же популярны, как и трехфазные асинхронные двигатели.

Принцип двигателя постоянного тока

Машина, преобразующая электрическую энергию постоянного тока в механическую, известна как двигатель постоянного тока.

Двигатель постоянного тока работает по принципу, согласно которому, когда проводник с током помещается в магнитное поле, на проводник действует механическая сила.

Направление этой силы задается правилом левой руки Флеминга , а величина — выражением;

F = BIL Ньютонов

Согласно правилу левой руки Флеминга, когда электрический ток проходит через катушку в магнитном поле, магнитная сила создает крутящий момент, который вращает двигатель постоянного тока.

Направление этой силы перпендикулярно как проводу, так и магнитному полю.

Правило Flemings для левой руки

В принципе, конструктивных различий между двигателем постоянного тока и генератором постоянного тока нет. Та же машина постоянного тока может работать как генератор или двигатель.

Поперечное сечение машины постоянного тока

Работа двигателя постоянного тока

Рассмотрим часть многополюсного двигателя постоянного тока , как показано на рисунке ниже. Когда клеммы двигателя подключены к внешнему источнику питания постоянного тока:

полевые магниты возбуждаются, формируя чередующиеся северный и южный полюса
проводники якоря проводят ток.

Часть многополюсного двигателя постоянного тока

Все проводники под северным полюсом переносят ток в одном направлении, а все проводники под южным полюсом несут токи в противоположном направлении.

Проводники якоря под N-полюсом переносят токи в плоскость бумаги (обозначенную на рисунке как ⊗). А проводники под S-полюсом выводят токи из плоскости бумаги (обозначенной на рисунке как ⨀).

Так как каждый проводник якоря проводит ток и находится в магнитном поле, на него действует механическая сила .

При применении правила левой руки Флеминга становится ясно, что сила, действующая на каждый проводник, имеет тенденцию вращать якорь против часовой стрелки. Все эти силы в сумме образуют крутящий момент , который заставляет якорь вращаться.

Когда проводник перемещается от одной стороны щетки к другой, ток в этом проводнике меняется на противоположный. В то же время он попадает под влияние следующего полюса противоположной полярности. Следовательно, направление силы на проводник остается таким же .

Следует отметить, что функция коммутатора в двигателе такая же, как и в генераторе. Изменяя направление тока в каждом проводнике, когда он проходит от одного полюса к другому, он помогает развивать постоянный и однонаправленный крутящий момент .